• Introduction• Les travaux de génétique de Mendel :

préambule• Le croisement monohybride de Mendel et

ses déductions• Notation de Mendel et vocabulaire

génétique• Le croisement dihybride de Mendel et sa

déduction

Les travaux de Mendel D ’après B.Féry modifié par D.Siffray

1. Introduction

Deuxdéfinitions

HéréditéTransmission descaractères héréditaires(héritage génétique)

GénétiqueScience qui étudie l'hérédité(étudie la transmission descaractères héréditaires)

Mendel ne parlait pas de gènesmais d'unités héréditaires oufacteurs héréditaires.

HÉRÉDITÉ PAR MÉLANGEAvant l'époque de MendelLes parents apportent du matérielgénétique qui se mélange ; cecidonne des résultats intermédiairesqu’on ne peut plus séparer par lasuite (comme deux pots de peinturequi se mélangent).

Deux concepts de l'hérédité

HÉRÉDITÉ PARTICULAIREÀ partir de MendelLes parents transmettent des unitéshéréditaires distinctes qui restentdistinctes chez les descendants(comme les billes que l'on retire dedeux seaux et que l'on place dans untroisième seau).

2. Les travaux de génétique de Mendel : préambule

• Botaniste autrichien (1822-1884)• Élabore une théorie particulaire de l'hérédité.• Basée sur des expériences menées sur des pois,à partir de 1857, sur une dizaine d’années.

• 1865 . Présente ses résultats à la Sociétéd’histoire naturelle de Brno mais sans beaucoupde succès.

• Publie un article l’année suivante. Peu de gens lelise et encore moins le comprenne.

• Cesse graduellement ses recherches. Devientoccupé par ses fonctions administratives.

• Ses résultats seront redécouverts, quelquesannées plus tard, vers 1900, par 3 chercheurs de3 pays différents.

L’homme : Johann Gregor Mendel (biographie)

Campbell (3eéd.) —Figure 14.1 : 271

Comment a-t-il obtenu ses pois de lignées pures ?

Il a cultivé des pois durant plusieurs générations et a sélectionné leslignées dont les pois produisaient toujours des plants semblables àeux-mêmes. (Fleurs violettes donnant toujours fleurs violettes,graines jaunes donnant toujours graines jaunes …)

Le matériel de Mendel : des pois de lignées pures

Pourquoi des pois ?• Le pois a des caractères faciles àobserver : couleur des fleurs, longueurde la tige, forme des graines …

• Chaque caractère n’a que deux formes«deux variations» : fleurs blanches ouviolettes, tiges longues ou courtes …

• La fleur est fermée (à l’abri de lapollinisation extérieure) ce qui permet lecontrôle possible de la fécondation

Pourquoi des poisde lignée pure ?Afin d’évaluer lerésultat desmanipulations qu'ilprévoyait faire surces lignées lors deleur reproduction.

Les sept caractères du pois

Fleur violetteou blanche

Graine rondeou ridée

Gousse gonfléeou monoliforme

Tige longueou naine

Gousse verteou jaune

Fleur axialeou terminale

Graine jauneou verte

Campbell (3eéd.) — Tableau 14.1 : 271

La méthode de Mendel

GÉNÉRATIONPARENTALE (P1)

Il pollinise, lui-même, deuxvariétés pures de poisdifférant par :

(1) caractère :croisement monohybride(2)caractères :croisement dihybride

Il récolte les graines puisles sème.

Il observe la génération filleF1 et note les résultats.

Campbell (3eéd.) — Figure 14.2 : 272

GÉNÉRATION PARENTALE (F1 → P2)

Il laisse les plants s’autopolliniser puis s’autoféconder (pasd’intervention).Il récolte les graines puis les sème.Il observe la génération fille F2 et note les résultats.

A fait de nombreux croisements du même type afind'obtenir un vaste échantillon.

Mendel a doncétudié lescaractèresgénétiques surtrois générations !

Autofécondation

Fécondationcroisée

Campbell (3eéd.) — Figure 14.3 : 273

Génération P

(parents de lignée pure)

Génération F1(hybrides)

Génération F2

Le cycle sexué des plantes à fleurs (un aperçu)

Fécon-dation

Zygote(2n)

Le sporophyte : la plante

Une des quatre spores se développe (par mitose) enun gamétophyte femelle : le sac embryonnaire — n.Il contient le gamète femelle.

Chaque spore se développe (par mitose) en ungamétophyte mâle : le grain de pollen — n. Ilcontient la cellule qui donnera (2) gamètes mâles.

LIRE

La méiose, dans lecarpelle, produit lesspores femelles.

La méiose, dans l’étamine,produit les spores mâles.

(n)

(n)

Source

Cellule des gamètes

A- Son croisement

Il obtient le même rapportpour tous ses croisementsmonohybrides.

En F1, il observe ladisparition d’un desdeux caractèresparentaux.

En F2, il observe laréapparition ducaractère parentaldisparu chez 25% desdescendants.

Autofécondation

Fécondationcroisée

3. Le croisement monohybride de Mendel et ses déductions

Campbell (3eéd.) — Figure 14.3 : 273

Proportion3 : 1

Croisement de 2 parents delignée pure pour le caractère«couleur de la fleur».

Génération P

(parents de lignée pure)

Génération F1(hybrides)

Génération F2

• plants : 224 plants

B- Les résultats des croisements monohybrides de Mendel

Les proportions sontde 3 pour 1 dans tousles cas.(approximativement)

Campbell (3eéd.) — Tableau 14.1 : 271

787 : 277

651: 207

6 022 : 2 001

5 474 : 1 850

882 : 299

428 : 152

705 : 224

C- Ses (4) hypothèses explicatives de ces résultats

Il y a ségrégation des deux facteurs de chaque caractère aucours de la formation des gamètes.Ceci correspond à la séparation des paires de chromosomeshomologues à la méiose ou LOI DE SÉGRÉGATION

Les deux facteursse séparent durantla formation desgamètes.

Si les deux facteurs diffèrent, le facteur dominant s'exprimepleinement dans l'apparence de l'organisme ; l'autre, le facteurrécessif, n'a pas d'effet notable sur l'apparence. L'allèle dominant« notation majuscule » masque l'allèle récessif « notationminuscule ».

Le facteurdominant masquele facteur récessif.

Pour chaque caractère, tout organisme hérite de deux facteurs(deux unités héréditaires), un de chaque parent ; un caractèreparticulier est donc contrôlé par deux facteurs.Aspect particulaire de l'hérédité.

Un organismehérite de deuxfacteurs pourchaque caractère.

Les variations des caractères héréditaires s'expliquent par lesformes différentes que peuvent avoir les facteurs héréditaires (parexemple, fleur violette ou fleur blanche).Les facteurs de Mendel sont les gènes.Les formes différentes de Mendel sont les allèles c’est-à-dire lesgènes situés sur les chromosomes homologues.

Un caractère peutprésenter deuxformes différentes(deux variations).

D- Interprétation du croisementmonohybride de Mendel à lalumière de ses hypothèses

Phénotype :Génotype :Gamètes :

Phénotype :Génotype :

Fleurs violettes VV

Fleurs blanches vv

vV

Fleurs violettes Vv

Génération P

Génération F1Génotypes et rapportgénotypique F1100% Vv

Phénotypes et rapportphénotypique de la F1100% de fleurs violettes

Génotypes et rapportgénotypique F21 VV : 2 Vv : 1 vv

Phénotypes et rapportphénotypique de la F23 violettes : 1 blanche

Génération F2

Gamètesfemelles F1

v1/2

V1/2

Gamètesmâles F1

1/2 V v1/2

VV Vv

vV vv

Rapportphénotypique F2→→→→ 3 : 1

3 4

1 4

Campbell (3eéd.) — Figure 14.5 : 275

Proportion des descendants des hybrides F1.50% Aa : 25% A : 25% a ou 2 Aa + A + a

Représentationsymbolique

Proportion de chacun des des traits ; en % ou en chiffre. 75% violettes : 25% blanches ou 3 violettes : 1 blanche

CroisementF1 X F1

A ou aOvaire F1

Individu qui possède les 2 traits notation Aa

Hybride

Individu dont les traits sont transmis sans changement sur plusieursgénérations

Plante pure

Elément support du trait dominantAElément support du trait récessifa

Notation deMendel

4. Notation de Mendel et représentation symbolique

Caractère différentiel Apparence de l'individu (fleurs violettes ou blanches)

Anthère F1

A ou a

A ou a

A- Son croisement

Il obtient le même rapportpour tous ses croisementsdihybrides (ou presque).

En F1, il observe ladisparition de deuxcaractères parentaux.

En F2, il observe laréapparition «simultanée»des caractères disparuschez 6,25% desdescendants.

Proportion 9 : 3 : 3 : 1

Croisement de 2 parents delignée pure pour les caractères«couleur et forme de la graine».

5. Le croisement dihybride de Mendel et sa déduction

Génération P

Génération F1

Génération F2

X

Graines jauneset rondes

Graines verteset ridées

Toutes, jaunes et rondes

315556

108556

101556

32556

Autofécondation desplants de la F1

Fécondationcroisée

Campbell (3eéd.) — Figure 14.8 : 277

Les paires de facteurs se séparent,indépendamment des autres paires, lorsde la formation des gamètes.LOI DE SÉGRÉGATION INDÉPENDANTELOI DE SÉGRÉGATION INDÉPENDANTE

B- Son hypothèse

La loi de ségrégationindépendante correspond àl’assortiment indépendantdes chromosomeshomologues en métaphase1.

JJ RR j j r r

JR jr

Génération P

Génération F1JjRr

Hypothèse del’assortimentdépendant

Génération F2

JR

JR

Jr

jR

jr

Jr jR jrGamètesfemelles F1

Gamètesmâles F1J j R r

J j R rJJRR JJRr JjRR JjRr

JJrR JJrr JjrR Jjrr

jJRR jJRr jjRR jjRr

jJrR jJrr jjrR jjrr

JR jr

jr

JR

Hypothèse de l’assortimentindépendant

116

916

316

316

Campbell (3eéd.) — Figure 14.8 : 273

Rapport phénotypiqueF2 →→→→ 9 : 3 : 3 : 1

Génotypes et rapportgénotypique F21JJRR : 2JJRr : …

Phénotypes et rapportphénotypique de la F29/16 jaunes et rondes :3/16 vertes et rondes :3/16 jaunes et ridées :1/16 vertes et ridées :

C- Interprétation du croisement